Viel Blei im Wasser? Vielleicht ist Mangan schuld
Mangan kann die Produktion von Bleidioxid in Bleirohren unter bestimmten Umständen beschleunigen
Mangan ist kein besonders giftiges Mineral. Tatsächlich brauchen die Menschen ein wenig Zeit in ihrer Ernährung, um gesund zu bleiben.
Untersuchungen an der Washington University in St. Louis haben jedoch gezeigt, dass natürlich vorkommendes Mangan in Verbindung mit bestimmten anderen Chemikalien zu großen Veränderungen im Wasser in Bleirohren führen kann. Je nachdem, welche Desinfektionsmittel im Wasser verwendet werden, können diese Veränderungen erhebliche - wenn nicht sogar gefährliche - Folgen haben. In Deutschland ist allerdings der Einsatz von Bleirohren in der Trinkwasserversorgung aufgrund der Grenzwerte nicht zulässig und die Desinfektion von Trinkwasser durch Chlor findet keine Anwendung, so dass die von der Washington University in St. Louis aufgezeigten Reaktionswege hier kein Grund zur Sorge sind.
Die Forschung der Washington University in St. Louis konzentriert sich auf eine einzigartige Form von Blei, PbO2 oder Bleidioxid (Blei in der Plus-4-Oxidationsstufe). Bleidioxid hat eine sehr geringe Wasserlöslichkeit - es löst sich nicht so leicht allein in Wasser auf. Es ist auch ungewöhnlich in der Natur, im Gegensatz zu dem bekannteren PbCO3, dem Bleicarbonat, das die Schuppen in den Rohren bildet.
"Man findet PbO2 in der Umwelt nicht, weil es kein starkes Oxidationsmittel gibt", sagt Daniel Giammar, Walter E. Browne Professor für Umwelttechnik an der McKelvey School of Engineering. "Aber gute Desinfektionsmittel sind oft gute Oxidationsmittel."
Chlor ist ein starkes Desinfektionsmittel, das in Amerika und in anderen Ländern im Trinkwasser verwendet wird. Es ist auch ein gutes Oxidationsmittel und fördert die Umwandlung von Bleicarbonat in Bleidioxid. Es stellt sich heraus, dass der Prozess nicht besonders schnell ist, was bei einigen realen Systemen der Fall ist, aber anscheinend nicht bei anderen.
"Wenn man sich ein System mit Bleirohren und freiem Chlor ansieht, dann macht man die Berechnungen und erwartet, dass immer Bleidioxid auf den Rohren sein würde", sagte Giammar. "Aber das sehen wir nicht. Das ließ uns nachdenken: Etwas anderes beeinflusst, ob ein bestimmtes System mit Bleidioxid auf seiner inneren Oberfläche endet oder nicht. Da kommt Mangan ins Spiel."
In Gegenwart von Oxidationsmitteln kann Mangan leicht die Oxidationszustände verändern; wenn das Mangan mit Chlor in Kontakt kommt, wird es oxidiert und verwandelt sich in Manganoxid. Sowohl in Computermodellen als auch in Experimenten, die Wasserleitungen nachahmen - komplett mit künstlichem Leitungswasser - fand Giammars Labor heraus, dass das Manganoxid als Katalysator wirkte und die Umwandlungsrate von Bleicarbonat in Bleidioxid um zwei Größenordnungen erhöhte.
"Das Chlor ist immer noch der Reaktant, der die Bleikonversion antreibt, aber das Manganoxid wirkt als Katalysator, um sie schneller zu machen", sagte Giammar.
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